微波养护车在沥青路面坑槽修补中的应用

张雷鸣

摘 要：【目的】研究微波养护车在坑槽修补中的应用。【方法】以普通国省道日常养护坑槽修补为工程背景，采用室内模拟与现场应用的方法对微波养护车的关键技术参数及技术亮点进行研究。【结果】探明了微波坑槽修补的作用机理，提高了热挖热补的界面黏结强度，计算得出微波辐射值平均为0.57 mW/cm?，安全环保。依托徐州S344新徐大道进行微波养护车坑槽修补应用，坑槽修补可节约时间15 min，可实现快速恢复交通。【结论】研发的JCM100E微波热风养护车在苏州、徐州等地区开展了工程应用，提高了公路养护管理水平。

关键词：JCM100E微波养护车；沥青路面；坑槽修补；效益分析

中图分类号：TU312.1    文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2024）06-0070-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.06.014

Application of Microwave Maintenance Vehicle in Repairing Pits on

Asphalt Pavement

ZHANG Leiming

（Nanjing Public Engineering Construction Center， Nanjing 210019， China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to study the application of microwave curing vehicles in pit repair.[Methods] Based on the engineering background of daily maintenance pothole repair of ordinary national and provincial highways， the key technical parameters and technical highlights of microwave maintenance vehicles are studied by means of indoor simulation and field application. [Findings] The mechanism of microwave pit repair has been explored， and the interfacial bonding strength of hot excavation and repair has been improved. The average microwave radiation value calculated is 0.57 mW/cm?， which is safe and environmental-friendly. Relying on the S344 Xinxu Avenue in Xuzhou， a microwave maintenance vehicle was applied to repair the pit and groove. The pothole repair can save 15 minutes and achieve rapid traffic recovery. [Conclusions] The JCM100E microwave hot air maintenance vehicle developed has been applied in engineering projects in Suzhou， Xuzhou， and other regions， improving the level of highway maintenance management.

Keywords： JCM100E microwave maintenance vehicle; asphalt pavement; pothole repair; benefit analysis

0 引言

瀝青路面作为典型的路面结构，在服役周期内会出现不同类型的病害，严重影响人们的出行，其中坑槽在沥青路面服役早期频发。谢会申［1］对坑槽的形成原因与关键修补技术进行了研究。常见的坑槽修补材料有热拌和冷拌混合料，其中冷拌混合料有磷酸镁水泥、冷补沥青混合料，热拌混合料有环氧树脂RAP材料、热拌沥青混合料等［2-5］。王超群和原磊［6-7］围绕坑槽产生的原因、破坏机理以及相应的修补方法进行研究，研究提出主要坑槽修补工艺有热挖热补和冷切冷补技术。针对传统坑槽修补工艺存在的问题，微波坑槽修补技术应运而生。王锴［8］研究了微波敏感材料在坑槽修补中的应用，研究发现微波加热5 min混合料温度可达到130 ℃，加热效率显著。刘春生等［9］对微波加热技术中的加热深度、加热效率等关键技术进行研究，提出了坑槽修补工艺。王健等［10］基于微波加热技术，分析了微波坑槽修补在高等级公路沥青路面中的应用效果。

针对传统坑槽修补存在的接缝、水损害频发情况，本研究依托徐州S344新徐大道微波坑槽修补工程，对JCM100E微波养护车养护工艺进行研究。

1 JCM100E微波养护车

针对公路沥青路面水损害引发的坑槽类病害，为提高路面养护质量和达到快速开放交通的目的，项目组联合徐工研发了JCM100E微波养护车，该设备由底架、加热搅拌系统、热沥青系统、上料系统、动力系统、控制系统等组成。①加热搅拌系统。该系统可以对沥青混合料进行均匀加热、搅拌，施工时应设置热风循环加热，提高热能利用率，减少烟尘排放，料仓外壁应设置保温层。设置除尘装置，减少加热搅拌过程中的烟尘排放。②热沥青系统。该系统具有加热、储存、喷洒沥青功能，设置两路沥青出口，一路进入加热系统，以满足在加热过程中添加热沥青，另一路通过电加热软管把沥青喷洒到坑槽中。③上料系统。其具有自动上料功能，上料斗容积>200 kg。④电气控制系统。电气控制系统用于实现整台设备的智能化运行，具有关键参数自动检测、自动控制、故障报警、连锁保护等功能。JCM100E微波养护车的主要技术参数见表1。

2 关键技术亮点

2.1 工作机理

微波养护车坑槽修补时，其发射的电磁波到达路面后，由于传导介质（外部环境与材料）的阻抗不同，一部分电磁波会率先在路面表面发生反射，一部分则进入到路面的内部随着面层材料内部的结构或自身性质的影响而被吸收或转换成其他形式的能量而损耗，剩余部分则透过材料继续进行传递。由于沥青不吸收微波，依靠骨料间接加热，微波产生的能量主要由集料吸收，通过热传导加热沥青，使得面层混合料松散，避免了沥青老化、烤焦现象，实现无烟和绿色环保。

要使路面材料吸收电磁波必须同时具备两个条件：①当电磁波射到路面时，电磁波进入路面内部，而不是被反射；②当电磁波进入路面内部时，电磁波需被快速的吸收，路面材料应满足衰减匹配，具有较高的电磁损耗特性。因此，为提高微波坑槽修补的效率，可在冷补料中添加微波敏感材料，从而提高微波养护车的工作效率。

2.2 高效环保，无损养护

相较于传统的加热方式，采用微波养护车坑槽修补方式具有穿透能力强、加热均匀性好、路面各结构层温度梯度小等优势，避免了传统加热导致的沥青老化和环境污染问题。

2.3 热挖热补，界面黏结强度高

微波养护车坑槽修补采用热挖热补的工艺，微波就地加热原路面及新加沥青混合料，施工工艺简单、环保性好，同时，新加入的微波敏感沥青混合料能够有效地与坑槽周围充分黏结，黏结力比传统修补工艺提高了50%左右，热补与冷补接缝强度对比如图1所示。

2.4 安全可靠

微波养护车在坑槽修补过程中对微波加热墙工作过程中的微波辐射情况进行测试，微波辐射值平均为0.57 mW/cm?，微波泄漏远小于《作业场所微波辐射卫生标准》（GB1043—89）要求的5 mW/cm?，具有较高安全性。微波养护车的微波发射腔周边配备微波防泄漏装置，可有效避免微波辐射范围的扩散，微波辐射值与家用电器差不多，确保了设备的使用安全。

3 工程应用

3.1 工程概况

S344新徐大道作为徐州市省道，贯通徐州市的重工业基地，由于物流贸易发达，重型车辆较多，沥青路面损坏严重，遇雨水天气，坑槽量锐增，如何对坑槽类进行修补成为养护管理单位面临的难题。

在S344新徐大道日常养护中，其坑槽修补的工程量为1 500 m2/年，养护经费80万元/年，传统养护模式为坑槽冷补，养护质量较差，易出现屡修屡坏、屡坏屡修的情况。针对坑槽类病害的修补，项目组将微波养护车进行了工程应用，并对养护效果进行了经济效益评价。

3.2 微波养护车坑槽修补工艺

微波养护车应用于坑槽修补的施工流程为：施工前准备—施工控制区设置—清理坑槽—喷乳化沥青—添加新料（微波辅助加热填料）—微波加热—耙松整平—碾压—开放交通，具体步骤如下。

①施工前准备。材料要求准备：冷拌沥青混合料、乳化沥青；设备（工具）准备：微波综合养护车、耙子、红外线测温仪、三米直尺、铁锹、扫帚等；人员准备要求：交通安全疏导员、工人、操作手等；天气要求：室外气温低于10 ℃，雨雪天气不宜进行坑槽修补工作。

②施工控制区的设置。按交通规范要求设置警告区、上游过渡区、缓冲区、作业区、下游过渡区、终止区等控制区，控制区布设安全警示标志，由专人指挥交通。

③清理坑槽。按照“圆洞方补、斜洞正补”的原则，确定坑槽的修补范围，并将坑槽清理干净。

④喷洒乳化沥青。根据坑槽维修范围，计算乳化沥青的用量，将乳化沥青均匀洒布于坑槽四周和坑槽底部。

⑤添加新料。待乳化沥青破乳后，将适量的预制冷料（微波辅助加热填料）添加到坑槽内，将预制松散冷料均匀摊平。

⑥微波加热。将加热墙从微波综合养护车上移出、放平，将微波加热墙对准坑槽，通过控制面板设定坑槽修补面积，启动微波装置对路面进行加热，直至路面温度在130～160 ℃之间。

⑦耙松整平。移开微波加热墙，采用铁锹将松软的沥青混合料均匀耙松，处置深度为5～10 cm，耙松整平过程中，应保证混合料均匀，避免集料离析。

⑧碾压。对平整好的坑槽进行碾压，碾压顺序为由边缘向中间，确保接缝位置的平整度较好，压实度应大于96%。

⑨开放交通。待铺筑好的混合料温度与原路面温度相同时，便可开放交通。

4 综合效益分析

4.1 坑槽修补工序对比

将微波坑槽修补和传统冷切热补工序时间差异进行对比，相关数据见表2。

由表2可知，采用微波养护车进行坑槽修补时，单个坑槽修补时间为35 min，而采用传统冷切热补进行坑槽修补时，单个坑槽修补时间为50 min。将微波养护车应用于坑槽修补可节约时间15 min，并可快速恢复交通。

4.2 与传统道路养护车对比

将微波养护车与传统道路养护车应用于坑槽修补工作的情况进行对比分析，见表3。

综合传统的道路养护车与微波养护车工作性能对比情况可知，使用沥青路面微波养护车进行坑槽修补，可显著降低养护施工成本，增加施工环保性，缩短施工周期，降低劳工强度，提高路面养护质量，延长路面使用寿命。

通过本项目的实施，可实现微波热风复合加热技术在沥青路面大面积病害快速养护领域的工程应用。进行修补工作时，将微波热风双热源输入，可有效避免沥青的烤焦老化现象，实现旧料的高效高质量再生。该施工方式绿色环保，沥青烟气、粉尘的排放量小；静音发电机组使用，满足夜间施工的环保要求。上述措施的实施，有利于实现旧料的高效高质量再生，使沥青道路养护技术向绿色、环保、高质方向推进，实现沥青路面病害的高质量养护，推动沥青路面绿色施工技术的发展。

JCM100E微波养护车集成了独创微波加热、高效均匀搅拌、高效环保等技术，具有绿色环保、安全可靠等特点。该产品在苏州、呼和浩特、长春、徐州、锦州等地区开展了工程应用和施工演示，得到了用户的广泛认可，普遍认为该设备坑槽修补质量好、施工效率高、施工环保、操作方便、安全可靠，能够很大程度减少养护成本，提高公路养护管理水平。

5 结论

本研究针对坑槽修补出现的问题，依托S344新徐大道日常养护工程微波养护车开展坑槽修补工作，通过对微波养护车养护工艺进行综合效益评估，主要得出以下结论。

①通过微波坑槽修补，界面黏结力提高50%，微波辐射值平均为0.57 mW/cm?，安全环保。

②微波热风养护车应用于坑槽修补可节约时间15 min，可快速恢复交通。微波加热，可避免沥青老化，同时使用静音发电机组，也满足夜间施工的环保要求。

参考文献：

［1］谢会申.沥青混凝土路面坑槽形成原因及修补关键技术［J］.四川水泥，2021（6）：49-50.

［2］鞠鹏，王浩，丁寅南.沥青路面坑槽修补材料研究现状分析［J］.内蒙古公路与运输，2021（5）：43-46.

［3］孔令绅，李雪萍，冯志强.修补坑槽用冷补沥青混合料路用性能研究［J］.河南科学，2021，39（3）：460-465.

［4］叶祺.磷酸镁水泥在路面坑槽快速修补中的应用［J］.交通世界，2022（36）：23-25.

［5］韩赣.环氧树脂RAP材料设计及其在沥青路面坑槽修补中的应用研究［D］.长沙：长沙理工大学，2023.

［6］王超群.高速公路沥青路面养护坑槽修补工艺［J］.交通建设与管理，2022（2）：86-87，139.

［7］原磊.高速公路路面坑槽修补技术及应用实践［J］.四川建材，2022，48（11）：157-158.

［8］王锴.微波响应型沥青路面坑槽快速修補材料研究［J］.公路，2021，66（10）：385-389.

［9］刘春生，冷陆游.微波加热技术在坑槽修补中的应用［J］.市政技术，2023，41（1）：42-46.

［10］王健，吴雨枫.基于微波加热的沥青路面坑槽热再生修补施工技术应用［J］.交通世界，2021（28）：35-36.